紫茎泽兰叶组织和冠层空气真菌时空动态及其种子内生真菌研究

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研究入侵植物和微生物的互作关系对了解植物入侵机理有重要意义。目前关于紫茎泽兰鲜叶组织、枯叶组织、冠层空气的真菌群落多样性和结构已有报道,但尚未在时间尺度上研究气候因子对这些真菌群落多样性和结构的动态效应;其次,也不知道紫茎泽兰是否存在叶内生真菌的水平传播和垂直传播。基于上述背景,本研究以云南昆明西山公园内的紫茎泽兰种群为研究对象,于每个月份采集紫茎泽兰冠层空气和叶组织(鲜叶和枯叶),采用传统的真菌分离培养法和高通量免培养测序法对样本内的真菌群落多样性和结构动态变化进行探究和分析,同时,结合紫茎泽兰的种子内生真菌物种组成情况说明其叶内生真菌是否存在垂直传播的可能。本研究得到以下结论:1.紫茎泽兰冠层空气,鲜叶和枯叶真菌种类丰富多样。通过分离培养法共获得共获得5142株真菌,经过菌落形态学分类合并后提取DNA并根据其ITS序列在unique水平共划分可操作分类单元(Operatioanl Taxonomic Unit,OTU),空气中得到132个OTU,归为2个门,5个纲,12个目,26个科和41个属;鲜叶中得到118个OTU,归为2个门,4个纲,12个目,21个科和31个属;枯叶中得到46个OTU,归为2个门,3个纲,8个目,15个科和22个属。高通量免培养法在空气中得到375个OTU,归为5个门,31个纲,97个目,270个科和660个属;在鲜叶中得到1026个OTU,归为5个门,25个纲,66个目,146个科和256个属;在枯叶中得到1263个OTU,归为5个门,23个纲,60个目,117个科和221个属。传统分离培养法和高通量免培养法的群落结构结果差距较大。2.季节变化对空气真菌-叶内生真菌-枯叶真菌多样性和群落结构有显著影响。将单样本类型群落结构进行主坐标分析发现季节对群落结构有显著影响,其中对冠层空气的影响最明显;线性回归分析可知,温度和湿度对冠层空气和鲜叶组织的真菌多样性有显著影响;经过置换方差分析可知,季节变化和样本类型对群落结构有显著影响。3.紫茎泽兰叶内生真菌的传播方式复杂。对鲜叶组织内生真菌和冠层空气,枯叶组织和种子真菌群落结构的分布情况分析可知,紫茎泽兰叶内生真菌存在多种传播现象,包括通过孢子向空气进行水平传播,随枯叶进入土壤传播和通过种子进行垂直传播等,且传播方式与季节有关。比如,有的菌属能通过多种方式传播,但在夏季和秋季水平传播最为明显,在冬季没有水平传播现象;而随枯叶脱落传播的方式在三个季节都能发生。本论文结合传统培养和高通量测序技术系统研究了紫茎泽兰叶组织真菌在冠层空气、枯叶的季节动态,为人们进一步了解入侵植物与真菌的互作关系以及这些真菌在当地生态系统的潜在疾病传播风险奠定了一定的理论基础。
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